Русский  English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Проблема забруднення навколишнього середовища з кожним роком все більше загострюється і набуває глобальних масштабів.

Викиди діоксиду сірки в світі становлять 100 - 150 млн. тонн / рік. Забруднення атмосфери оксидами сірки підвищує рівень захворюваності та смертності населення внаслідок серцево-судинних захворювань. Діоксид сірки, потрапляючи в атмосферу, викликає випадання «кислотних дощів».

Сірковмісні гази є великим потенційним сировинним джерелом для виробництва елементарної сірки. За оцінками фахівців скорочення в 2 рази загального викиду в атмосферу сірковмісних сполук та відходять димовими газами, що утворюються при спалюванні палива, дозволило б в світовому масштабі щорічно отримувати додатково 30 млн. т сірки.

Таким чином, запобігання забрудненню атмосфери двоокисом сірки необхідно як з точки зору охорони навколишнього середовища, так і з точки зору отримання потужного джерела сірковмісних продуктів - цінної сировини для народного господарства.

Найбільш перспективним шляхом охорони навколишнього середовища від двоокісу сірки є очищення відведеніх промислових газів [1].

1. Актуальність теми

В даний час існує безліч методів для очищення газів, що відходять від діоксиду сірки. На жаль, методів без недоліків не існує, як не існує і ідеального виробництва. Проте ідеальним варіантом виробничого процесу, що не забруднює навколишнє середовище, було б виробництво з переробкою відходів і споживанням їх в якості вторинної сировини. Має місце створення територіально-промислових комплексів із замкнутою структурою матеріальних потоків сировини та відходів всередині комплексу знову ж з метою подальшої їх переробки. І саме тому розробка і впровадження принципово нових технологічних процесів і систем очищення є зараз основним напрямком технічного прогресу і становленням переходу до безвідходного виробництва і безвідходних технологій. Незважаючи на велику кількість робіт присвячених проблемам очищення газів від SO2, пошук нових сорбентів є досить актуальним.

2. Мета і завдання дослідження, плановані результати

Метою дослідження є розробка адсорбенту на основі карбонатів і оксидів для очищення димових газів від сірчистого ангідриду.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
1. Вивчити методи очищення газів, що відходять від діоксиду сірки.
2. Розробити адсорбент з ефективними сорбційними властивостями.
3. Оцінити екологічні, економічні і соціальні ефекти від впровадження отриманого адсорбенту.

На підставі практичних досліджень буде зроблено висновок про ефективність отриманого адсорбенту.

3. Основна частина

3.1.Утворення сірчистого ангідриду

Сірчистий ангідрид (молекулярна маса 64,058), утворюється при згоранні сірки, сірководню, а також при нагріванні різних сульфідів в потоці повітря або кисню. У звичайних умовах діоксид сірки є безбарвний газ з різким, всім знайомим характерним запахом палаючої сірки. Вона майже в 2,3 рази важчий за повітря, не горить і не підтримує горіння. Молекула сірчистого ангідриду полярна: вона являє собою трикутник з атомом сірки в вершині. Щільність діоксиду сірки при 0° С і атмосферному тиску дорівнює 2,926 кг / м3. Двоокис сірки легко перетворюється в рідину при атмосферному тиску і охолодженні до - 10,5° С; при 72,5 ° С вона замерзає. Тиск парів сірчистого ангідриду над рідкою фазою становить 1329,3 кН / м2 при 20 ° С і 851,13 кН / м2 при 50° С.

Двоокис сірки розчиняється в воді, сірчаної кислоти і олеум. В одному об'ємі води при 20° С розчиняється близько 40 обсягів S02; при цьому виділяється тепло в кількості 34,4 кДж / моль (8,2 ккал / моль) [2].

У техніці сірчистим газом називається газова суміш, яка містить S02. Бідним сірчистим газом називають газову суміш з вмістом менш 1% S02.

Описуючи властивості S02 як речовини, що забруднює повітря, необхідно відзначити її здатність окислюватися до трехокиси сірки (S03), яка у вологому повітрі може перетворюватися в сірчану кислоту. Протіканню цієї реакції в повітрі сприяють сонячне світло, що каталізують речовини, а також озон. Необхідно враховувати, що навіть при дуже малих концентраціях двоокису сірки поряд з нею в повітрі можуть перебувати невеликі кількості парів або аерозолю сірчаної кислоти, що посилює забруднення повітря.

3.2. Надходження сірчистого ангідриду в атмосферне повітря

Техногенні джерела надходження оксидів сірки в атмосферу - паливна енергетика (55%), металургійна промисловість (25%), очищення і переробка нафти і вугілля (10%), хімічна промисловість, транспорт та інші види господарської діяльності людини (10%).

Переважно забруднення атмосфери оксидами сірки відбувається при спалюванні палива (нафти, вугілля, природного газу, деревини). У складі палива сірка не є головною складовою частиною. Кількість сірковмісних сполук у нафті і вугіллі може змінюватися від часток до 5 - 6% і залежить і від типу його і від місця видобутку. Продуктом згоряння палива є сірчистий ангідрид, або діоксид сірки, S02.

Іншим важливим джерелом діоксиду сірки є металургійна промисловість, переробка поліметалічних руд. Метали в рудах знаходяться переважно в формі сульфідів (пірит, галеніт, сфалерит, цинкова обманка), значно менше їх знаходиться в формі сульфатів Fe, Mg, Ca. Сірчистий ангідрид S02 переважає серед інших газоподібних сполук сірки техногенного походження, за різними джерелами, це перевищення коливається від 1,5 - 2 разів до 7 - 8 разів. Відходи деяких заводів містять 4 - 10% S02.

Загальнопланетарне техногенне надходження діоксиду сірки в атмосферу, за різними джерелами, становить в середньому 140 - 290 млн т на рік. Основна частина його депонується в грунті і в біоті, близько 1/3 виноситься в океани. Передбачається, що в XXI ст. викид діоксиду сірки збільшиться в 3 - 5 разів. 94% викидів S02 доводиться на північну півкулю, де сконцентрована переважно світова промисловість. У Європі головними його джерелами є промислові комплекси Рурського басейну Німеччини і Великобританії[3].

Антропогенне емісія оксидів азоту і сірки перевищує природну емісію. Про це свідчать численні орієнтовні оцінки, отримані різними авторами. Абсолютні показники в них не завжди збігаються, але відображають одну і ту ж закономірність.

Техногенні викиди діоксиду сірки впливають не тільки на навколишнє середовище з високорозвиненою промисловістю, а й на сусідні з нею країни за рахунок транскордонного перенесення. Дальність розповсюдження газів в атмосфері становить в середньому 300 - 400 км, може досягати 1 - 2 тис. км. На території багатьох країн Європи до половини і більше від загальної кількості сірчистих сполук надходить із сусідніх країн. Наприклад, випадання діоксиду сірки в Люксембурзі, Нідерландах, Швейцарії за рахунок транскордонного перенесення досягає 71 - 78% від їх загального випадання. У Скандинавських країнах їх надходження за рахунок перенесення становить 54 - 63%. Надходження сірки в атмосферу Росії з сусідніх західних країн становить не менше 40% від загального обсягу антропогенного навантаження.

Надходження з атмосфери на земну поверхню забруднюючих речовин, в тому числі речовин кислотної природи, відбувається в результаті процесів мокрого і сухого їх осадження. Мокре випадання кислотних опадів - основний шлях осадження з атмосфери антропогенних кислотних продуктів. При дефіциті опадів домінує випадання твердих і газоподібних опадів в формі сухого аерозольного осадження. Співвідношення вкладу впливу мокрого і сухого випадання кислотних продуктів може бути різним. Наприклад, в високогірних європейських регіонах надходження речовин кислотної природи на 80 - 90% обумовлено мокрими випаданнями сульфат іонів.

Фонові рівні вмісту сірчистого ангідриду в атмосфері становлять 5 - 10 мкг / м3. ГДК разового надходження SO2 в повітрі становить 500 мкг / м3, середньодобова рівень ГДК дорівнює 50 мкг / м3. Лише на висоті 3 - 4 км в атмосфері нівелюється концентрація сірчистого ангідриду. У всіх великих містах за рахунок місцевих джерел забруднення цей рівень вмісту SO2 в атмосфері перевищено.

Источники поступлегия диоксида серы в окружающую среду

Анімація 1 – Викид газів, що відходять в атмосферне повітря

3.3. Методи очищення газів від сірчистого ангідриду

Відомо близько 200 різних способів видалення сірчистого ангідриду з димових газів, більше 25 з них знайшли промислове застосування [4].

При адсорбційних методах гази поглинаються твердими пористими речовинами. Поглинаються молекули газу утримуються на поверхні твердих тіл за рахунок фізичної адсорбції (сили Ван-дер-Ваальса) або хімічними силами.

Адсорбція рекомендується для очищення газів з невисокою концентрацією шкідливих компонентів. Адсорбовані речовини видаляються з адсорбентів десорбцией інертним газом або парою. У деяких випадках проводять термічну регенерацію.

Адсорбційну очистку газів проводять в апаратах адсорберах періодичного і безперервного дії. Найбільш часто цей метод застосовують при регенерації органічних розчинників.

Найпоширеніший сорбент - активоване вугілля. Так, наприклад, при адсорбції газів, що містять SO2, застосовують як активоване вугілля, так і напівкоксу, активоване силикогель, карбонат кальцію, активоване MnO2 [5].

Адсорбційні методи є одним з найпоширеніших у промисловості способів очищення газів. При концентраціях домішок в газах більше 2-5 мг / м, очищення виявляється навіть рентабельною.

Перевагами цього процесу є високий ступінь очищення, гази не охолоджуються, і відсутні рідини.

Основний недолік адсорбційного методу полягає у великій енергоємності стадій десорбції і подальшого поділу, що значно ускладнює його застосування для багатокомпонентних сумішей [6].

3.4. Токсична дія діоксиду сірки на організм людини

У зв'язку з почастішанням випадків захворювань і смерті, пов'язаних із забрудненням атмосферного повітря, органи охорони здоров'я різних держав, стали проявляти особливий інтерес до питання про шкідливий вплив атмосферних забруднень на організм людини. З питання про шкідливу дію відносно невисоких концентрацій двоокису сірки на людину поки накопичено трохи даних. Проведені дослідження засновані частково на концепції, що концентрація S02 вдихає повітрі і тривалість експозиції грають важливу роль у виникненні будь-якого виду системного ураження, яке може виникнути в результаті вдихання. Практично будь-яка домішка в повітрі починає проявляти свій шкідливий вплив при її утриманні вище певної норми[7].

У цьому сенсі питання про шкідливість будь-якої речовини в атмосфері по суті зводиться до питання про його гранично допустимої концентрації.

Було вивчено вплив викидів теплоелектростанції на здоров'я людей, які проживають в районах з різною інтенсивністю забруднення атмосферного повітря, в результаті чого було встановлено наявність несприятливого впливу викидів на санітарно-побутові умови і здоров'я населення в зоні задимлення при максимальній концентрації S02 в атмосфері 3,3-4,0 і пилу 2,5-4,6 мг / м3. Загальна кількість скарг і частота захворювань верхніх дихальних шляхів за деякими формами в цій зоні опинилася в два рази вище, ніж у відносно чистому районі. В основній групі школярів (зона задимлення) у більшості дітей відзначено знижений вміст гемоглобіну, виявлено наявність SO2 в крові (від слідів до 0,02 мг), висока захворюваність кон'юнктивіту (13,3% в порівнянні з 3,8% в контрольному районі).

Висновки

Аналізуючи вищевикладений матеріал, можна зробити висновок, що на даний момент перспективним напрямком є отримання сорбентів з різних матеріалів, здатних замінити існуючі, так що б це дозволило одночасно вирішувати екологічну та економічну проблему, і розширити перелік сорбентів, придатних для використання в різних областях.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: липень 2018 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список источников

  1. Рихтер, Л.А. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций. Учебник для вузов /Л.А. Рихтер, Волков Э.П. -  М.: Энергоиздат, 1981. - 296 с.
  2. Лазарев, Н.В. Вредные вещества в промышленности / Н.В. Лазарева. – Л.: Химия, 1977. – 592с.
  3. Гладкий, Е. А. Высокотемпературная очистка дымовых газов от оксидов серы / Е.А.Гладкий. - К.: Вища шк., 1992. - 150с.
  4. Бродский, Ю. Н Современные методы очистки дымовых газов от сернистого ангидрида и их экономика / Ю.Н. Бродский. – М.: Энефтехим, 1983. – 84 с.
  5. Штраус, В. Промышленная очистка газов / В. Штраус, Ю.Косой. – М.: Химия, 1993. – 234 с.
  6. Первовой, И.Г. Основы промышленной экологии / И.Г Первовой. - Екатеринбург, 1999. - 22 с.
  7. Баркер К. Загрязнение атмосферного воздуха / К. Баркер, Ф. Кэмби . - М.: 1962. – 243с.